Устройство для преобразования чисел из десятичной в двоичную систему счисления

 

Использование: преобразование чисел, задаваемых нажатием клавиш на пульте, из десятичной системы счисления в двоичную. Сущность: устройство содержит клавиатуру 1, шифратор 2, элемент ИЛИ 3, блок 4 защиты от дребезга, управляемый генератор 5 импульсов, элемент И 6, 2 счетчика 7, 10 импульсов, блок 11 счетчиков импульсов, формирователь 8 импульсов. 2 з. п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для преобразования чисел, задаваемых нажатием клавиш на пульте, из десятичной системы счисления в двоичную.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства для преобразования чисел из десятичной системы счисления в двоичную; на фиг. 2 - представлен пример выполнения клавиатуры и шифратора; на фиг. 3 - пример выполнения блока защиты от дребезга; на фиг. 4 - пример выполнения управляемого генератора импульсов; на фиг. 5 - временные диаграммы работы блока формирователей.

Устройство для преобразования чисел из десятичной системы счисления в двоичную (фиг. 1) содержит клавиатуру 1, шифратор 2, элемент ИЛИ 3, блок 4 защиты от дребезга, управляемый генератор 5 импульсов, элемент И6, первый счетчик 7 импульсов, блок 8 формирователей, кодовые шины 9, второй счетчик 10 импульсов, блок 11 счетчиков импульсов, выходные шины 12, выход 13 готовности устройства.

Клавиатура 1 (фиг. 2) предназначена для набора цифр десятичных чисел и управляющих сигналов: преобразования числа (S) и сброса устройства (R). Клавиатура 1 содержит контакты 1-S. 1-R, 1-1, 1-2, . . . , 1-9, 1-0 клавиш, резисторы 14-S, 14-R, 14-1, 14-2, . . . , 14-9, 14-0, первый элемент НЕ 15, второй элемент НЕ 16, полюса 17 и 18 источника питания (+Е). Шифратор 2 предназначен для преобразования позиционного кода десятичныъх цифр (номера нажатой клавиши) в двоично-десятичный (двоичный) код и содержит первый элемент И-НЕ 19, второй элемент И-НЕ 20, третий элемент И-НЕ 21, четвертый элемент И-НЕ 22.

Блок 4 защиты от дребезга (фиг. 3) предназначен для подавления импульсов дребезга, возникающих при замыкании или размыкании контактов 1-1, 1-2, . . . , 1-9, 1-0, при нажатии и отпускании клавиш клавиатуры 1. Он содержит диод 23, конденсатор 24 и элемент И 25. Величина емкости конденсатора 24 выбирается такой, чтобы время его заряда при поступлении на вход блока 4 единичного сигнала (сигнала положительной полярности) было больше максимальной длительности одного импульса дребезга.

Управляемый генератор 5 (фиг. 4) содержит триггер 26, генератор 27 импульсов и источник 28 единичного сигнала.

Блок 8 формирователей (фиг. 1) предназначен для выработки импульсов записи кодов цифр в соответствующие разряды счетчика 11 импульсов и содержит формирователь 8-1 импульсов, к входу которого подключен вход блока 8, формирователи 8-2, 8-3, . . . , 8-(n-1), 8-n импульсов, вход каждого из которых соединен с выходом предыдущего формирователя. Выход каждого формирователя подключен соответственно к первому, второму, . . , . n-у выходу блока 8. Формирователь 8-1 срабатывает по переднему фронту сигнала, поступающего на его вход. Так как на вход формирователя 8-1 поступает единичный сигнал (сигнал единичного уровня) с выхода элемента И 6, то формирователь 8-1 срабатывает от перепада 0-1 этого сигнала. Формирователи 8-2, . . . , 8-n срабатывают по заднему фронту импульсов, поступающих на их входы. Так как в приведенном примере на входы формирователей 8-2, . . , . 8-n поступают нулевые импульсы (1-0-1), то формирователи 8-2, . . . , 8-n срабатывают также по перепаду 0-1 входного импульса.

Блок 11 счетчиков импульсов 11 (фиг. 1) предназначен для приема и запоминания двоично-десятичных кодов цифр преобразуемого числа, вводимого с клавиатуры 1, и преобразования двоично-десятичного кода этого числа в последовательность импульсов соответствующей длины с помощью генератора 5. Блок счетчиков импульсов состоит из счетчиков 11-1, 11-2, . . . , 11-n, каждый из которых представляет собой двоично-десятичный вычитающий счетчик, в котором запоминается код одной цифры (одного разряда) десятичного числа. Вычитающий вход счетчика 11-1 соединен со счетным входом блока счетчиков, информационные входы которого подключены к информационным входам счетчика 11-1. Вход записи информации (WR) каждого разрядного счетчика 11-1, 11-1, . . . , 11-n соединен с соответствующим, с первого до n-го, входом записи информации (т. е. с WR₁ до WR_n) блока 11 счетчиков импульсов, вход сброса которого подключен к входам сброса разрядных счетчиков 11-1, 11-2, . . . , 11-n. Информационные входы каждого из счетчиков 11-2, 11-3, 11-(n-1) соединены с соответствующими разрядными выходами предыдущего счетчика 11-1, 11-2, . . . , 11-(n-1), выход заема ( BR) каждого из счетчиков 11-1, 11-2, . . . , 11-(n-1) подключен к вычитающему входу поcледующего cчетчика 11-2, 11-3, . . . , 11-n, а выход заема cчетчика 11-n подключен к выходу блока cчетчиков (т. е. разрядные cчетчики 11-1. 11-2, . . . , 11-n соединены по схеме вычитающего счетчика импульсов). Частота импульсов, выдаваемых управляемым генератором 5 импульсов (генератором 27) выбирается такой, чтобы обеспечить минимально требуемое время преобразования, при этом пауза этих импульсов должна быть больше суммарного времени срабатывания счетчиков 11-1, 11-2, . . . , 11-n по выходам заема и времени срабатывания триггера 26 по входу сброса (т. е. чтобы за время паузы генератора 5 на выходе блока 11 счетчиков успел появиться сигнал, который установит триггер 26 в нулевое положение и запретит этим работу генератора 27).

Длительность импульсов, выдаваемых формирователями 8-1, 8-2, . . . , 8-n устанавливается достаточной для записи кода в счетчики 11-1, 11-2, . . . , 11-n.

На шины 9 подается двоичный код числа n.

Количество формирователей в блоке 8 и разрядных счетчиков счетчика 11-n равно максимальной разрядности преобразуемых десятичных чисел.

Счетчики 7 и 10 импульсов выполняются двоичными, счетчики 11-1, 11-2, . . . , 11-n импульсов - двоично-десятичными. Счетчик 7 импульсов по суммирующему входу, а счетчики 10 импульсов и счетчики 11-1, 11-2, . . . , 11-n по вычитающему входу работают по передним фронтам (перепадам 0-1) импульсов, поступающих на эти входы. В счетчик 10 импульсов записывается код, находящийся на его информационных входах, при поступлении на вход записи информации (WR) единичного сигнала, в счетчики 11-1, 11-2, . . . , 11-n блока 11 счетчиков записывается код, находящийся на их информационных входах, при поступлении на вход записи информации (WR) нулевого сигнала. На выходах заема счетчиков 10 и 11-1, 11-2, . . . , 11-n появляется нулевой сигнал при содержании счетчика, равном "0" и при отсутствии единичного сигнала (наличии нулевого сигнала) на вычитающем входе. Следовательно, на выходе блока 11 счетчиков появляется нулевой сигнал при содержимом счетчика, равном "0", и при отсутствии единичного сигнала (т. е. в паузу импульсов генератора 5) на вычитающем входе.

Источник 28 единичного сигнала представляет собой резистор, один вывод которого соединен с полюсом 17 источника питания, а другой является выходом источника 28. Величина резистора выбирается исходя из числа входов элементов, подключаемых к источнику 28.

Триггер 26 срабатывает по тактовому входу от передних фронтов импульсов, поступающих на этот вход.

Устройство может быть реализовано на базе ряда серий микросхем, например на микросхемах серии К155. В этом случае счетчики 11-1, 11-2, . . . , 11-n импульсов реализуются микросхемами К155ИЕ6, счетчики 7 и 10 - К155МЕ7, формирователи 8-1, 8-2, . . . , 8-n - К155АГЗ.

Предварительно рассмотрим работу отдельных блоков устройства.

Клавиатура 1 и шифратор 2 - фиг. 2.

В исходном положении при всех ненажатых клавишах (все контакты 1-S, 1-R, 1-1, 1-2, . . . , 1-9, 1-0 разомкнуты) на выходе R и на нулевом выходе клавиатуры находятся нулевые сигналы, а на выходе S и на выходах с первого по девятый клавиатуры находятся единичные сигналы, на всех выходах шифратора 2 находятся нулевые сигналы.

При нажатии на клавиатуре 1 какой-либо клавиши замыкается соответствующий контакт из 1-S. 1-R, 1-1, . . . 1-9, 1-0 и на соответствующем выходе изменяется сигнал на противоположный. Так, при замыкании какого-либо из контактов 1-S, 1-1, . . . , 1-9 на выходе S или на одном из выходов с первого по девятый клавиатуры соответственно единичный сигнал изменяется на нулевой, а при замыкании контакта 1-R или 1-0 на выходе R или на нулевом выходе клавиатуры соответственно нулевой сигнал изменяется на еди-н ичный.

При появлении нулевого сигнала на одном из выходов с первого по девятый клавиатуры 1 на выходах шифратора 2 появляются единичные сигналы, образующие двоичный (двоично-десятичный) код номера этого выхода. Так, при появлении нулевого сигнала на первом выходе клавиатуры появляется единичный сигнал на выходе только элемента И-НЕ 19 и, следовательно, на выходах шифратора 2 устанавливается код 0001, при появлении нулевого сигнала на втором входе единичный сигнал появляется только на выходе элемента И-НЕ 20 и, следовательно, на выходах шифратора 2 устанавливается код 0010 и т. д. , при появлении нулевого сигнала на девятом входе клавиатуры единичный сигнал появляется на выходах элементов И-НЕ 19 и 22, и, следовательно, на выходах шифратора 2 устанавливается код 1001.

Блок защиты от дребезга 4 - фиг. 3.

В исходном положении при отсутствии на входе единичного сигнала (наличии нулевого сигнала) на выходе элемента И 25 и соответственно блока 4 имеется нулевой си- гнал, конденсатор 24 разряжен.

При появлении на входе блока 4 единичного сигнала диод 23 закрывается и конденсатор 24 начинает заряжаться через внутреннее сопротивление элемента И 25. Если длительность входного сигнала меньше времени заряда конденсатора 24 (устанавливается больше максимальной длительности импульсов дребезга), то при появлении на входе нулевого уровня сигнала открывается диод 23 и конденсатор 24 разряжается. Если длительность входного сигнала больше времени заряда конденсатора 24, то по достижении напряжением на конденсаторе 24 уровня единичного сигнала срабатывает элемент И 25 и на выходе блока 4 появляется единичный сигнал. Таким образом, при появлении на входе блока 4 единичного сигнала с импульсами дребезга последние подавляются, а единичный сигнал укорачивается на время заряда конденсатора 24. Укорочение сигнала для работы устройства не существенно, так как даже укороченный сигнал при нажатии клавиши во много раз превосходит время, необходимое для записи кода набранной цифры в счетчик 11.

Управляемый генератор 5 - фиг. 4.

В исходном положении триггер 26 находится в нулевом положении, на его единичном выходе имеется нулевой сигнал, поэтому генератор 27 импульсов находится в заторможенном состоянии.

При поступлении на второй вход управляемого генератора 5 нулевого сигнала триггер 26 устанавливается в единичное положение и единичный сигнал с его единичного выхода разрешает работу генератора 27, который начинает выдавать на выход импульсы. При поступлении после этого на первый вход управляемого генератора 5 нулевого сигнала триггер 26 устанавливается в нулевое положение и нулевой сигнал с его единичного выхода запрещает работу генератора 27.

Блок формирователей 8 - фиг. 1.

В исходном положении на всех выходах блока находятся единичные сигналы.

При появлении на входе блока 8 формирователей перепада сигнала 0-1 срабатывает формирователь 8-1 и на первом выходе блока 8 появляется импульс нулевого уровня установленной длительности, в момент окончания импульса на первом выходе, т. е. по перепаду сигнала 0-1, срабатывает формирователь 8-2 и на втором выходе блока 8 появляется импульс нулевого уровня, далее последовательно во времени по перепадам импульсов 0-1 аналогично описанному выше срабатывают остальные формирователи блока 8. Таким образом, при появлении на входе блока 8 перепада сигнала 0-1 на его выходы выдаются импульсы нулевого уровня, начиная с первого выхода, причем импульс на последующий выход выдается по окончании импульса на предыдущем выходе. Работа блока 8 иллюстрируется временными диаграммами на фиг. 5.

Устройство для преобразования чисел из десятичной ситемы счисления в двоичную работает следующим образом.

Перед началом преобразования десятичного числа в двоичное устройство приводится в исходное состояние нажатием клавиши, замыкающей контакт 1-R. В исходном состоянии счетчики 7 и 11 импульсов находятся в нулевом положении, в счетчике 10 импульсов записан код числа n, на выходах шифратора 2, на выходе R и на нулевом выходе клавиатуры 1 находятся нулевые сигналы, поэтому на выходах элемента ИЛИ 3, блока 4 защиты от дребезга и элемента И 6 находятся нулевые сигналы, на выходе переполнения счетчика 10 импульсов - единичный сигнал, на выходе блока 11 счетчиков импульсов - нулевой сигнал, блок 8 формирователей находится в исходном положении, управляемый генератор 5 не выдает импульсы.

Работу устройства рассмотрим на примере преобразования четырехразрядных десятичных чисел. например числа 8603 (т. е. примем, что n= 4).

Первой после приведения устройства в исходное состояние нажимается клавиша контакта 1-8, который замыкается. На выходах шифратора 2 появляется код 1000. Одновременно на выходе элемента ИЛИ 3 появляется единичный сигнал, сопровождаемый импульсами дребезга и поступающий на вход блока 4 защиты от дребезга. По окончании импульсов дребезга через время заряда конденсатора 24 на выходе блока 4 появляется единичный сигнал, срабатывает элемент И 6 и по переднему фронту (перепаду 0-1) единичного cигнала на выходе элемента И 6 запускается блок 8 формирователей и вычитается "единица" из содержимого счетчика 10, в котором остается записанным код числа "3". Формирователь 8-1 выдает на первый выход блока 8 нулевой импульс, который переписывает в счетчик 11-4 содержимое счетчика 11-3 - нулевой код. По окончании импульса на первом выходе блока 8 формирователь 8-2 выдает на второй выход нулевой импульс, который переписывает в счетчик 11-3 содержимое счетчика 11-2. По окончании импульса на втором выходе блока 8 формирователь 8-3 выдает на третий выход нулевой импульс, который переписывает в счетчик 11-2 содержимое счетчика 11-1. По окончании импульса на третьем выходе блока 8 формирователь 8-4 выдает на четвертый (последний) выход нулевой импульс, который записывает в счетчик 11-1 код с выходов шифратора 2 - код числа "8" - 1000. На выходе заема счетчика 11-1 появляется единичный сигнал, который проходит на выход блока 10 счетчиков импульсов, При отпускании клавиши контакта 1-8 на восьмом выходе клавиатуры 1 появляется единичный сигнал, на выходах шифратора 2 появляется код 0000, на выходах элемента ИЛИ 3, блока 4, элемента И 6 появляются нулевые сигналы. Окончен ввод первой цифры "8" числа, код которой записан в счетчике 11-1.

Второй нажимается клавиша контакта 1-6, который замыкается. На выходах шифратора 2 появляется код 0110, на выходе элемента ИЛИ 3 - единичный сигнал, сопровождаемый импульсами дребезга. По окончании импульсов дребезга через время заряда конденсатора 24 появляется единичный сигнал на выходе блока 4, срабатывает элемент И 6 и передний фронт единичного сигнала с его выхода запускает блок 8 и вычитает "единицу" из содержимого счетчика 10, в котором остается записанным код числа "2". Импульсы с выходов блока 8 аналогично описанному выше переписывают в счетчики 11-4, 11-3 и 11-2 содержимое счетчиков 11-3, 11-2 и 11-1 соответственно, а в счетчик 11-1 нулевой импульс с последнего - четвертого выхода блока 8 записывает код с выходов шифратора 2 - код цифры "6" - 0110. При отпускании клавиши контакта 1-6 он размыкается, на выходах шифратора 2 появляется код 0000, на выходах элемента ИЛИ 3, блока 4 и элемента И 6 появляются нулевые сигналы. Окончен ввод второй цифры "6" числа, в счетчике 11-2 записан код цифры "8" - 1000, в счетчике 11-1 - код цифры "6"-0110.

Третьей нажимается клавиша контакта 1-0, который замыкается. На выходах шифратора 2 сохраняется код 000, на выходе элемента ИЛИ 3 появляется единичный сигнал, сопровождаемый импульсами дребезга. Далее аналогично предыдущим случаям срабатывают блок 4 и элемент И 6, запускается блок 8 формирователей и вычитается "единица" из содержимого счетчика 10, в котором остается записанным код числа "1". Импульсы с выходов блока 8 аналогично описанному выше переписывают в счетчики 11-4, 11-3 и 11-2 содержимое счетчиков 11-3, 11-2 и 11-1, а в счетчик 11-1 записывается код с выходов шифратора 2 - код цифры "0" - 0000. При отпускании клавиши контакта 1-0 он размыкается, на выходах шифратора 2 сохраняется код 0000, на выходах элемента ИЛИ 3, блока 4 и элемента И 6 появляются нулевые сигналы. Окончен ввод третьей цифры "0" числа, в счетчике 11-3 записан код цифры "8" - 1000, в счетчике 11-2 - код цифры "6" - 0110, в счетчике 11-1 - код цифры "0" - 0000.

Четвертой нажимается клавиша контакта 1-3, который замыкается. На выходах шифратора 2 появляется код 0011, на выходе элемента ИЛИ 3 - единичный сигнал, сопровождаемый импульсами дребезга. Далее аналогично предыдущим случаям сра-батывают блок 4 и элемент И 6, запускается блок 8 формирователей и вычитается "единица" из содержимого счетчика 10, в котором теперь записан код числа "0". Импульсы с выходов блока 8 аналогично описанному выше переписывают в счетчики 11-4, 11-3 и 11-2 содержимое счетчиков 11-3, 11-2 и 11-1 соответственно, а в счетчик 11-1 записывается код с выходов шифратора 2 - код цифры "3" - 0011. При отпускании клавиши контакт 1-3 размыкается, на выходах шифратора 2 появляется код 0000, на выходах элемента ИЛИ 3, блока 4 и элемента И 6 появляются нулевые сигналы. Нулевой сигнал с выхода элемента И 6 вызывает появление на выходе заема счетчика 10 нулевого сигнала, закрывающего элемент И 6, далее до приведения устройства в исходное положение нажатием клавиши контакта 1-R, на выходе элемента И 6 будет нулевой сигнал и, следовательно, нажатие клавиш контактов 1-1, 1-2, . . . , 1-9, 1-0 не приводит к изменению содержимого счетчика 11. Окончена запись (набор) числа, в счетчике 11-4 находится код цифры "8"" - 1000, в счетчике 11-3 - код цифры "6" - 0110, в счетчике 11-2 - код цифры "0", в счетчике 11-1 - код цифры "3", т. е. в блоке 11 счетчиков импульсов записан двоично-десятичный код числа 8603-1000 0110 0000 0011.

Далее нажатием клавиши контакта 1-S, устройство запускается на преобразование двоично-десятичного кода числа 8603 в двоичный код. При замыкании контакта 1-S нулевой сигнал с выхода S клавиатуры 1 подтверждает нулевое положение счетчика 10 импульсов и разрешает работу управляемого генератора 5 импульсов, который начинают выдавать импульсы, поступающие на суммирующий вход счетчика 7 и на вычитающий вход блока 11 счетчиков (на вычитающий вход счетчика 11-1). По окончании 8603-го импульса на выходе блока счетчика импульсов 11 (выходе заема счетчика 11-4) появляется нулевой сигнал, запрещающий работу управляемого генератора 5 импульсов и поступающий на выход 13.

Появление нулевого сигнала на выходе 13 сигнализирует о том, что преобразование десятичного числа в двоичное окончилось.

Двоичный код набранного на клавиатуре числа находится в счетчике 7 импульсов и поступает на выходные шины 12.

Если необходимо преобразовать десятичное число разрядностью меньшей, чем максимальная, например двухразрядное, устройство работает аналогично описанному выше, только клавишу контакта 1-S необходимо нажать после ввода второй (младшей) цифры числа. В этом случае нулевым сигналом с выхода S клавиатуры 1 счетчик 10 устанавливается в нулевое положение, на его выходе заема появляется нулевой сигнал, закрывающий элемент И 6.

(56) Авторское свидетельство СССР N 1377847, кл. G 06 F 3/02, 1988.

Авторское свидетельство СССР N 1649526, кл. G 06 F 3/02, 1991.

Формула изобретения

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЧИСЕЛ ИЗ ДЕСЯТИЧНОЙ В ДВОИЧНУЮ СИСТЕМУ СЧИСЛЕНИЯ, содержащее клавиатуру, шифратор, элемент ИЛИ, управляемый генератор импульсов, элемент И, первый и второй счетчики импульсов, блок счетчиков импульсов, выходы группы клавиатуры соединены с входами шифратора, первый выход клавиатуры соединен с входом элемента ИЛИ, второй выход - с входом запуска управляемого генератора импульсов, выход которого соединен с суммирующим входом первого счетчика импульсов и вычитающим входом блока счетчика импульсов, выход элемента И соединен с вычитающим входом второго счетчика импульсов, третий выход клавиатуры соединен с входами сброса первого счетчика импульсов и блока счетчиков импульсов, выходы первого счетчика являются информационными выходами устройства, отличающееся тем, что в устройство введены блок формирователей импульсов и блок защиты от дребезга, выход которого соединен с первым входом элемента И, второй вход которого соединен с выходом второго счетчика импульсов, выходы шифратора соединены с информационными входами блока счетчиков импульсов, выход которого соединен с входом сброса управляемого генератора импульсов и является выходом готовности устройства, выходы шифратора соединены с входами группы элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом блока защиты от дребезга, второй выход клавиатуры соединен с входом сброса второго счетчика импульсов, вход записи которого соединен с третьим выходом клавиатуры, входы предустановки второго счетчика являются установочными входами устройства, выход элемента И соединен с входом блока формирователей импульсов, выходы которого соединены с входами записи блока счетчиков импульсов.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок счетчиков импульсов содержит n двоично-десятичных счетчиков импульсов, где n - разрядность преобразуемых десятичных чисел, вычитающий вход первого двоично-десятичного счетчика импульсов является вычитающим входом блока, информационные входы первого двоично-десятичного счетчика - информационными входами блока, вычитающие входы двоично-десятичных счетчиков импульсов с второго по n-й соединены с выходами переполнения двоично-десятичных счетчиков импульсов с первого по (n - 1)-й соответственно, выход переполнения n-го двоично-десятичного счетчика импульсов является выходом блока, информационные выходы двоично-десятичных счетчиков импульсов с первого по (n - 1)-й соединены с информационными входами двоично-десятичных счетчиков импульсов с второго по n-й соответственно, входы сброса двоично-десятичных счетчиков импульсов объединены и являются входом сброса блока, а входы записи - входами записи блока.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок формирователей импульсов содержит n формирователей импульсов, вход первого формирователя импульсов является входом блока, выход i-го формирователя импульсов, где i = 1 - (n - 1), соединен с входом (i + 1)-го формирователя импульсов, выходы формирователей импульсов являются выходами блока.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6